Mørk fase av fotosyntesen

Den mørke fasen av fotosyntesen er den biokjemiske prosessen som planter omdanner karbondioksid til glukose

Hva er den mørke fasen av fotosyntesen?

De mørk fase av fotosyntesen Det er den biokjemiske prosessen som planter omdanner karbondioksid til glukose. Det fortelles mørkt fordi lys ikke er nødvendig for prosessen. Det er også kjent som karbonfikseringsfase eller Calvin-Benson-syklus. Denne prosessen skjer i Kloroplaststroma.

I den mørke fasen leveres kjemisk energi av produkter generert i lysfasen. Disse produktene er ATP -energimolekylene (adenosin -trfosfat) og NADPH (en redusert elektronbærer).

Det grunnleggende råstoffet for prosessen i den mørke fasen er karbon, som oppnås fra karbondioksid. Det endelige produktet er karbohydrater eller enkle sukkerarter.

Disse karbonforbindelsene som oppnås er det grunnleggende grunnlaget for de organiske strukturene til levende vesener.

Kjennetegn på den mørke fasen av fotosyntesen

- Det kalles mørkt ved ikke å kreve direkte deltakelse av sollys for utviklingen. Denne syklusen oppstår i løpet av dagen eller natten.

- Den mørke fasen utvikler seg hovedsakelig i stroma av kloroplast i de fleste fotosyntetiske organismer. Stroma er matrisen som fyller det indre hulrommet i kloroplasten rundt tilacoidsystemet (der lysfasen blir utført).

- I stroma er enzymene som er nødvendige for at den mørke fasen skal oppstå. Det viktigste av disse enzymene er Rubisco (ribuløs bifosfatkarboksylase/oksygenase), det mest tallrike proteinet, som representerer mellom 20 og 40% av alle eksisterende oppløselige proteiner.

Mekanismer

Karbonet som kreves for prosessen er i form av CO₂ (karbondioksid) i miljøet. Når det gjelder alger og cyanobakterier, blir CO₂ oppløst i det omkringliggende vannet. Når det gjelder planter, når CO₂ fotosyntetiske celler gjennom stomata (epidermale celler).

Kan tjene deg: aske

Calvin-Benson Cycle

Denne syklusen har flere reaksjoner:

Innledende reaksjon

Co₂ Det ser på en akseptorforbindelse av fem karbonatomer (Ribulosa 1,5-bifosfat eller RUBP). Denne prosessen katalyseres av Rubisco -enzymet. Den resulterende forbindelsen er et seks -karbonmolekyl.

Det bryter raskt og danner to forbindelser med tre karbonatomer hver (3-fosfoglyserat eller 3pg).

Andre prosess

I disse reaksjonene brukes energien som leveres av ATP fra lysfasen. En fosforylering fremmet av ATP -energi og en prosess med en reduksjon mediert av NADPH forekommer. Dermed reduseres 3-fosfoglyserat til glyseraldehyd 3-fosfat (G3P).

G3P er et tre -karbon fospatada -sukker, også kalt triosa fosfat. Bare en sjette del av 3-fosfatglyseraldehyd (G3P) blir transformert til sukker som et produkt av syklusen.

Denne fotosyntetiske metabolismen kalles C3, fordi det grunnleggende produktet som oppnås er et tre -karbon sukker.

Endelig prosess

G3P -delene som ikke blir forvandlet til sukker, blir behandlet for å danne monofosfat ribulous (rumpe). Rump er et mellomprodukt som forvandles til 1,5-bifosfat (RUBP) ribrous. På denne måten blir co₂ -akseptoren gjenopprettet Og Kelvin-Benson-syklusen lukkes.

Av den totale RUBP produsert i syklusen på et typisk ark, blir bare en tredjedel en stivelse. Dette polysakkaridet er lagret i kloroplast som en kilde til glukose.

En annen del blir omdannet til sukrose (et disakkarid) og transporteres til andre organer i planten. Deretter hydrolyseres sukrose for å danne monosakkarider (glukose og fruktbar).

Andre fotosyntetiske metabolismer

I spesielle miljøforhold har den fotosyntetiske prosessen med planter utviklet seg og har blitt mer effektiv. Dette har ført til utseendet til forskjellige metabolske ruter for å få sukker.

Kan tjene deg: Vestlig Tuja: Kjennetegn, habitat, homeopati, dyrking

C4 metabolisme

I varme omgivelser er bladlivene stengt i løpet av dagen for å unngå tap av vanndamp. Derfor reduseres konsentrasjonen av CO₂ i bladet i forhold til oksygen (eller₂). Enzymet rubisco har en dobbel affinitet av underlag: CO₂ og O₂.

Ved lave konsentrasjoner av CO₂ og høy₂, Rubisco katalyserer kondensasjonen av O₂. Denne prosessen kalles fotorerspirasjon, og reduserer fotosyntetisk effektivitet. For å motvirke fotorerspirasjon har noen tropiske miljøer utviklet en bestemt fotosyntetisk anatomi og fysiologi.

Under C4-metabolismen er karbon festet i mesofylcellene og Calvin-Benson-syklusen forekommer i klorofylliske skjedeceller. Fiksering av CO₂ skjer i løpet av natten. Det skjer ikke i stroma i kloroplasten, men i cytosolen til mesofylcellene.

Fiksering av CO₂ skjer ved en karboksyleringsreaksjon. Enzymet som katalyserer reaksjonen er fosfoenolpyruvatkarboksylase (pep-karboksylase), som ikke er følsom for lave konsentrasjoner av CO₂ I cellen.

Co -akceptormolekylet er fosfoenolpirúvic acid (PEPA). Det oppnådde mellomproduktet er oksaloeddiksyre eller oksalacetat. Oksalacetat reduseres til malato i noen arter av planter eller aspartat (en aminosyre) i andre.

Deretter flytter den onde til de vaskulære fotosyntetiske podcellene. Her er det dekarboksylert og pyruvat og CO₂ oppstår.

Co₂ kommer inn i Calvin-Benson-syklusen og reagerer med Rubisco for å danne PGA. Pyruvatet går på sin side tilbake til Mesophyl -celler, der den reagerer med ATP for å regenerere karbondioksidakseptoren.

CAM -metabolisme

Den sure metabolismen til Crrasulaceae (CAM) er en annen strategi for fiksering av CO₂. Denne mekanismen har utviklet seg uavhengig i forskjellige grupper av saftige planter.

Det kan tjene deg: dikotyledonøs

Cam -planter bruker både C3 og C4 -veien, som i C4 -planter. Men separasjonen av begge metabolismer er midlertidig.

CO₂ er satt om natten av aktiviteten til pep-karboksylasen i cytosol og danner oksalacetat. Oksalacetat reduseres til Malato, som lagres i vakuolen som en formell syre.

Deretter, i nærvær av lyset, utvinnes malosyren fra vakuolen. Den er dekarboksylert og CO₂ overføres til rubp av Calvin-Benson-syklusen inne i samme celle.

CAM -planter har fotosyntetiske celler med store vakuoler der Rica -syre lagres, og kloroplaster der co₂ -som er igjen fra musikalsyren blir forvandlet til karbohydrater.

Sluttprodukter

På slutten av den mørke fasen av fotosyntesen produseres forskjellige sukkerarter. Sukrose er et mellomprodukt som raskt mobiliseres fra bladene til andre deler av planten. Det kan brukes direkte for å oppnå glukose.

Stivelse brukes som reserve stoff. Det kan samle seg på arket eller bli transportert til andre organer, for eksempel stengler og røtter. Det opprettholdes til det er påkrevd i forskjellige deler av planten. Den er lagret i spesielle plastider, kalt amyloplast.

Produktene hentet fra denne biokjemiske syklusen er avgjørende for anlegget. Den produserte glukosen brukes som en karbonkilde for å etablere forbindelser, for eksempel aminosyrer, lipider eller nukleinsyrer.

På den annen side representerer sukkerproduktet fra den mørke fasen som genereres basen av næringskjeden. Disse forbindelsene representerer solenergipakker omgjort til kjemisk energi, brukt av alle levende organismer.

Referanser

1. Raven, s.H., R.F. Evert og s.OG. Eichhorn (1999). Biologi av planter. WH Freeman og Company verdt forlag.
2. Solomon, e.P., L.R. Berg og d.W. Martin (2001). biologi. McGraw-Hill Inter-American.